相干多普勒测风激光雷达通常会采用周期图最大值法(PM)提取不同距离门信号的多普勒频移(对应风速)信息。由于噪声和相干效率的影响,个别距离门信号会出现信噪比(SNR)突然降低的情况,从而导致系统的探测概率降低,影响系统整体的探测性能。为了解决个别距离门信号多普勒频移的错误估计问题,提出了一种新的非线性自适应多普勒频移估计方法。该方法利用风速的连续性,标定错误距离门,并自适应地利用强信噪比区域的多普勒频移统计数据来弥补信噪比变差而出现的估计错误。分别利用了仿真模型和一套1.54 μm全光纤相干激光雷达系统获得了风场测量数据,对比了使用该技术前后反演得到的风速趋势,证明该方法能够有效地解决上述问题。

为了从相干多普勒测风激光雷达的微弱气溶胶后向散射信号中高效、准确地提取多普勒频移信息,得到最接近CRB极限的无偏估计,利用气溶胶后向散射信号统计特性,建立了相干多普勒激光雷达仿真模型,并用最大概似法(ML)推导了在功率谱宽度已知情况下多普勒频率的估计算法。利用1.54 μm全光纤相干激光雷达系统获得风场测量数据,用ML算法进行多普勒频移估计,并将结果与传统的周期图最大值法(PM)所得结果进行比较。对比表明,ML算法与PM算法的数据处理结果有较好的一致性,并且ML算法的多普勒频率探测能力更优。

为了提高板条介质内抽运分布的均匀性，基于LD双端抽运Nd∶YAG陶瓷板条放大器设计方案，理论分析了端面抽运条件下，单一浓度掺杂和梯度浓度掺杂板条介质吸收的抽运功率密度分布情况。通过分析可知，对于单一浓度掺杂板条，会产生抽运效率与抽运吸收功率均匀性之间的相互制约问题，而采用梯度浓度掺杂板条介质，在较高的抽收效率情况下，抽运吸收功率分布更加均匀。结果表明，采用梯度浓度掺杂结构可以提高板条介质内抽运分布的均匀性。